66935 - CHIMICA DEI MATERIALI CON LABORATORIO

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente ha acquisito le conoscenze di base delle principali classi di materiali, delle loro proprietà ed applicazioni.

Contenuti

INTRODUZIONE

• Struttura del corso, laboratorio, esame, materiale didattico. Introduzione alla chimica dei materiali.

MATERIALI

• Materiali ceramici come reagenti e come prodotti.
• Struttura, proprietà, reperimento di composti binari e di sistemi complessi: ossidi, silicati cristallini e amorfi, alluminosilicati, zeoliti, perovskiti.
• Difetti e diffusione nei solidi. Ripasso diagrammi di fase. Confronto solidi metallici e materiali ceramici.
• Difetti e proprietà meccaniche. Confronto solidi metallici e materiali ceramici.

PROCESSI

Ottenimento di materiali ceramici da processi in solido.

• Porcellana, cementi.

• Ottenimento di materiali ceramici da processi in soluzione.

• Tecniche comuni di cristallizzazione da soluzione.
• Processi solvotermici.
• Tecniche sol-gel. Aerogel.

  Ottenimento di solidi da processi nel fuso.

• Cristallizzazione, diagrammi TTT per vetri a base di ossidi.
• Processi per migliorare le proprietà (i) di resistenza chimica, (ii) di resistenza meccanica dei vetri a basi di ossidi. Proprietà ottiche (cenni).

  Ottenimento di solidi da processi in fase vapore.

• Esempi di CVT, PVD e CVD (fibre ottiche; diamante).

ESERCITAZIONI IN AULA

• La letteratura scientifica.
• Letteratura esperienze superconduttore, perovskiti, scheeliti.
• Letteratura esperienze ferrofluidi e cristalli liquidi.
• Discussione risultati X-ray (dati raccolti dai tutor) su perovskiti e scheeliti ottenute in laboratorio.
• Discussione risultati superconduttore e ferrofluidi.
• Relazioni di laboratorio: premesse e stesura (lavoro di gruppo).

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LABORATORIO

La frequenza è obbligatoria.
Le esperienze saranno condotte in coppia.

Gli/le studenti/esse saranno divisi in due gruppi, e ogni gruppo svolgerà cinque esperienze. I composti solidi ottenuti saranno caratterizzati tramite diffrazione di raggi X: i pattern saranno raccolti dai tutor, e gli studenti dovranno analizzare i dati risultanti.

Ogni coppia - o fino a tre coppie - di studenti scriverà una relazione su due delle esperienze condotte; le relazioni, sotto forma di breve articolo scientifico, dovranno essere caricate su VLE al termine dei laboratori, entro la data comunicata dalla docente.

ESPERIENZA 1:

Sintesi in solido del materiale luminescente Scheelite CaWO4, del suo analogo SrWO4 e di loro soluzioni solide, e verifica delle proprietà di fluorescenza al variare del catione e della temperatura.

ESPERIENZA 2:

Sintesi in soluzione di una perovskite di fluoro con metalli di transizione (Fe, Mn, Cu), e successiva caratterizzazione tramite diffrazione di raggi X da polveri microcristalline.

ESPERIENZA 3:

Sintesi in soluzione di un ferrofluido (più metodi), e dimostrazione delle sue proprietà paramagnetiche.

ESPERIENZA 4: Sintesi di un superconduttore.

ESPERIENZA 5: Cristalli liquidi.

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ATTENZIONE:

“In considerazione delle tipologie di attività e metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede lo svolgimento, da parte di tutti gli studenti, dei Moduli 1 e 2 in modalità e-learning [https://www.unibo.it/it/servizi-e-opportunita/salute-e-assistenza/salute-e-sicurezza/sicurezza-e-salute-nei-luoghi-di-studio-e-tirocinio] e la partecipazione al Modulo 3 di formazione specifica sulla sicurezza e salute nei luoghi di studio. Indicazioni su date e modalità di frequenza del Modulo 3 sono consultabili nella apposita sezione del sito web di corso di studio.”

Testi/Bibliografia

Materiale fornito dal docente.

Testi di consultazione: Callister "Scienza e ingegneria dei materiali" , EDISES, brossura, seconda o terza edizione, oppure (questo secondo testo è un estratto del precedente): Callister, Rethwisch "Materiali per l'ingegneria civile e industriale", EDISES, brossura.

Metodi didattici

Lezioni frontali, laboratorio, esercitazioni in aula in preparazione dei laboratori e ad essi seguenti.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Gli studenti e le studentesse che frequentano il corso nell'anno accademico  2023/2024, e che avranno consegnato in tempo le relazioni di laboratorio, potranno sostenere un parziale a dicembre, al termine delle lezioni del terzo anno, sulla parte di teoria del corso (saranno forniti dettagli a  lezione).

L'esame è di norma scritto, ed è costituito da tre domande aperte sugli argomenti di teoria del corso. Chi non avrà consegnato le relazioni entro il termine indicato dovrà rispondere ad una quarta domanda riguardante gli argomenti di laboratorio.

Su richiesta l'esame potrà essere orale.

Laboratorio e relazione varranno fino a 10 punti. La prova scritta o la prova orale varranno fino a 20 punti.

Si consiglia fortemente di sostenere l'esame dopo avere superato l'esame di Chimica Inorganica.

ATTENZIONE: Nel caso il compito scritto non sia leggibile, la docente scriverà allo studente o alla studentessa mandandogli/le una scansione del compito; lo studente o la studentessa dovrà rispondere inviando una copia conforme scritta al computer (semplice testo nella mail o file doc o pdf).

Verbalizzazione del voto:

1) Esame scritto. Il voto di esame è pubblicato in Almaesami: il rifiuto del voto può essere fatto tramite mail. Vale la regola del silenzio=assenso. Dopo cinque giorni dalla pubblicazione dei voti su Almaesami la docente verbalizzerà il voto.

2) Esame orale. Il voto d'esame è registrato subito, se possibile, o comunque entro un massimo di due giorni.

Gli studenti e le studentesse che, iscritti a un appello, decidono di non sostenere l'esame, devono cancellarsi dalla lista, o avvisare la docente per email. In caso contrario verrà loro verbalizzato l'esito dell'esame con la voce "ritirato".

Strumenti a supporto della didattica

powerpoint, lavagna, programmi grafici.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Fabrizia Grepioni